Кинетические закономерности электрохимического окрашивания анодных оксидных пленок на алюминии и его сплавах
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
ования:
хроновольтамперометрия, основной потенциостатический метод,
тонкослойная хронопотенциометрия, термография приэлектродного слоя, импедансметрия, рЦ-метрия приэлектродного слоя; масс-спектрометрия вторичных ионов (ВИМС), микроскопия поверхности, а также методы определения светостойкости, напряжения пробоя, коррозионной стойкости в соответствии с ГОСТ; при оценке воспроизводимости экспериментальных результатов использовалась методика среднестатистической оценки доверительного интервала по 3-6 параллельным измерениям, который характеризовался критерием Кохрена.
Апробация результатов работы.
Основные результаты работы апробированы на Международных и Всероссийских конференциях: "Современные электрохимические технологии СЭХТ-2002" (2002 г., Саратов); "Защитные покрытия в машиностроении и приборостроении" (2003 г., Пенза); "Теория и практика электрохимических технологий. Современное состояние и перспективы развития" (2003 г., Екатеринбург); "Химия твердого тела и функциональные материалы" (2004 г., Екатеринбург); "Электрохимия, гальванотехника и обработка поверхности" (2001 г., Москва); "Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология" (2001 г., Саратов).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 6 работ, из них 2 статьи в центральной печати, 2 в реферируемых сборниках научных трудов и 2 тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов, списка использованной литературы из 184 наименований и приложения. Изложена на 163 страницах машинописного текста и содержит 74 рисунка и 35 таблиц.
На защиту выносятся следующие основные положения:
1) кинетические закономерности электролитического окрашивания АОП;
2) влияние потенциала и состава электролита оксидирования на концентрацию дефектов и объемный заряд в структуре окрашенных оксидных пленок;
3) взаимосвязь между природой красящего катиона, потенциалом окрашивания и pHs приэлектродного слоя;
4) взаимосвязь между температурой приэлектродного слоя и кинетикой электролитического окрашивания на
оксидированных алюминиевых электродах;
5) технологические рекомендации по использованию гальваношламов в составе электролитов окрашивания.
Основное содержание работы
Во введении дано обоснование актуальности темы, рассмотрены цели и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость результатов работы.
Глава 1. Литературный обзор.
В первой главе дан анализ современных тенденций в научной литературе, посвященной анодному окислению алюминия и его сплавов, механизму и кинетике формирования анодных оксидных пленок (АОП), а также составу и строению анодных оксидных пленок на алюминии и его сплавах; составу электролитов анодного оксидирования и электролитического окрашивания; рассмотрены современные представления о механизме окрашивания, о роли дефектов структуры в механизме распределения носителей окраски и формирования цветовой гаммы; о влиянии сопутствующего процесса выделения водорода; проанализирована возможность использования твердых отходов гальванических производств в качестве добавок в электролиты окрашивания.
Глава 2. Методика эксперимента.
Во второй главе приведены методы и методики исследования, использованные в работе. Все исследования проведены на алюминии и его сплаве АМ. Электроды готовили в виде пластин толщиной 1 мм и рабочей поверхностью 50x10 мм или в виде стержней диаметром 2 мм и высотой 30 мм; при определении температуры приэлектродного слоя использовали дисковые электроды диаметром 10 мм.
Анодное оксидирование проводили в растворах H2SO4, Н3Р04 и их смесей, а также в растворах смесей Н3Р04 с Н2С4О4 в условиях варьирования концентраций и соотношения компонентов. Предварительная подготовка поверхности включала жесткое и мягкое травление в щелочном электролите; промывку в теплой и холодной воде; осветление в HN03; химическое полирование в смеси HN03 и Н3Р04 согласно ГОСТ; промывку в холодной воде и сушку. Вспомогательным электродом при оксидировании служил свинец; при окрашивании - медь или никель; при импедансных измерениях цилиндр из платинированной платины диаметром 10 мм и высотой 30 мм. В качестве электрода сравнения при измерениях потенциала использовали стандартный хлорсеребряный электрод.
В качестве электролитов окрашивания использовали растворы сульфатов NiS04 + MgS04 или CuS04+MgS04, подкисленные борной или серной кислотой. Растворы, приготовленные на основе гальваношламов,
содержали катионы Fe (III), Fe (II), Zn (II), Cu (II), N (II), Cr (II), или Cr (VI), Ca (II). Перед приготовлением электролитов окрашивания навеску шлама растворяли в горячей H2S04 и вводили дополнительно CuS04 или NiS04 и MgS04; кроме того, использовали растворы на основе гальваношламов, предварительно растворенных в H2S04, с добавкой толуолсульфоновой или сульфаминовой кислоты. Приготовленные растворы тщательно очищали от механических примесей.
Ток и напряжение на ванне оксидирования регулировали с помощью трансформатора с выходным напряжением 220 В.
Исследование кинетики и механизма анодного оксидирования и электрохимического (катодного) окрашивания проводили в потенциостатическом режиме на потенциостате П-5848 с платиновым противоэлектродом. Для регистрации тока и потенциала на электроде использовали самопишущий потенциометр КСП-4 при скорости протяжки диаграммной ленты 54000 мм/ч.
Импедансные изм?/p>